CN219532177U - 一种井孔水位测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种井孔水位测量装置，包括气压数据信号传导线，所述气压数据信号传导线的一端连接有气压数据显示器，另一端连接有气压测量装置，所述气压测量装置包括有气压测量探头和漂浮件，所述气压测量探头设置于所述漂浮件上，当气压测量装置下放入井孔中之时，漂浮件使气压测量探头浮于孔内的水面上。测量时，根据不同海拔高度处的气压不同，仅需要测量记录孔口以及孔内水面处的气压数据并进行计算即可得出井孔水位，频繁测量时也只需多次读取气压数据显示器的数据进行计算即可，操作简单方便。

Description

一种井孔水位测量装置

技术领域

本实用新型涉及井孔水位测量技术领域，具体涉及一种井孔水位测量装置。

背景技术

抽水试验是水文地质勘察手段之一，是对井孔进行的原位试验，通过观测抽水情况下井孔内水位的变化情况，计算获取井孔的出水能力、井孔取水层位的渗透系数、导水系数、给水度、弹性释水系数等水文地质参数的试验手段。其中必须进行井孔水位的测量工作。

现有技术中，简易提桶抽水试验往往会用到测绳，测绳主要包括标记有深度标签的电缆线测量绳、触水探头、触水指示表等。操作时，将测绳下放至井孔中，直至触水指示表指针摆动或指示灯量，此时停止下放测绳，最终下放测绳的长度即为井孔水位埋深(孔内水面到孔口的距离)。

但除了简易提桶抽水试验外，在其他的抽水试验中，线型的水位测量装置一般包括测水位管以及测绳。测绳放入测水位管之中，以避免测绳发生卡线等影响测量结果的意外状况发生。但在抽水试验过程中，水位始终处于动态变化当中，因而，需要频繁地进行水位测量。而频繁的水位测量，现有的测量装置操作起来往往比较复杂、操作繁琐，且成本较高。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是现有的井孔水位测量装置操作繁琐，且成本较高。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供的技术方案如下：

一种井孔水位测量装置，包括气压数据信号传导线，所述气压数据信号传导线的一端连接有气压数据显示器，另一端连接有气压测量装置，所述气压测量装置包括有气压测量探头和漂浮件，所述气压测量探头设置于漂浮件上。

进一步的，漂浮件为扁球形浮球。

进一步的，所述漂浮件上设置有触水指示器。

进一步的，气压数据显示器为千分表。

进一步的，气压数据显示器上设置有信号放大装置。

与现有技术相比，本实用新型提供的井孔水位测量装置具有如下有益效果：

该井孔水位测量装置包括气压数据信号传导线，以及分别连接于气压数据信号传导线两端的气压数据显示器和气压测量装置，结构简单，成本较低，根据不同海拔高度处的气压不同，操作时仅需要记录孔口以及孔内中水面处的气压数据进行计算得到各气压对应的海拔高度，利用海拔高度之差即可得出井孔水位埋深，在需要频繁测量的情况下，也只对气压数据显示器的数据进行多次读取并计算即可，简单方便。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的井孔水位测量装置实施时的示意图；

图2为图1中气压测量装置在孔内水面上的示意图；

图3为海拔高度和气压值换算公式推导过程中微分方程建立模型图；主要附图标记说明：

1-气压数据显示器；2-气压数据信号传导线；3-气压测量装置；31-气压测量探头；32-浮球；4-井孔壁。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，一体地连接，也可以是可拆卸连接；可以是两个元件内部的连通；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型提供一种井孔水位测量装置，参见图1和图2，该井孔水位测量装置包括气压数据信号传导线2，该气压数据信号传导线2的一端连接有气压数据显示器1，另一端连接有气压测量装置3。

所述气压测量装置3包括与气压数据信号传导线2连接的气压测量探头31，以及设置有气压测量探头31的漂浮件。本实施例中优选地，所述漂浮件为扁球形浮球32。

确定所述浮球32是否漂浮于孔内水面上可通过持续下方气压数据信号传导线2，直至气压数据显示器1上的数据保持稳定，不发生改变时，确定所述浮球32是否漂浮于孔内水面上，否则浮球32未到达孔内水面处。

本实施例，为了确定所述浮球32是否漂浮于孔内水面上，所述气压测量装置3上设置触水传感器，当触水传感器发出触水信号时确定浮球32浮于孔内水面上，否则浮球32未到达孔内水面处。

本实施例中，气压数据显示器1采用高精度的千分表，以降低读数上的误差，优选地，为使结果更精确，可在气压数据显示器1上连接设置信号放大装置，从而使得气压信号加以线性放大，更精确读取气压数据，提高精确度，进行计算时，对放大后的气压数据加以还原处理得到实际气压数据即可，优选的，所述信号放大装置使最小的气压测量值达到0.1Pa。

该井孔水位测量装置在使用时，首先将气压测量装置3放在孔口处，从气压数据显示器1上读取孔口处的气压值P1，然后将气压测量装置3放入井孔中，浮球32使得气压测量探头1浮于孔内水面上。气压测量探头31测得的气压数据通过气压数据信号传导线2传导到孔口(地面)的气压数据显示器1，从而测得孔内水面处的气压P2；再分别计算出气压P1所对应的海拔高度值H1，P2所对应的海拔高度值H2，将H1和H2进行差值计算，获得井孔水位H。

本实施例中，H1＝8484.092ln(P0/P1)

H2＝8484.092ln(P0/P2)

井孔水位：H＝H1-H2＝8484.092ln(P2/P1)

上述公式中，气压与高度(海拔)单位，均采用国际标准单位，气压的国际标准单位为Pa(帕斯卡)，高度(海拔)的国际标准单位为m(米)。

计算公式推导过程为：

大气压是由大气重量引起的，因此，自由大气的气压P与海拔高程h呈非线性反比关系。本实施例中推导中纬度地区大气对流层(高程0～11000m)的P～h关系式。

公式的推导基于以下3个假设：

1.地球上的大气为理想气体；

2.计算时采用的温度，为对流层的多年平均温度17℃即290K；

3.高程0～11000m范围内的重力加速度为9.81～9.79m/s²，取g＝9.80m/s²作为平均值。

由理想气体状态方程：

PV＝(M/μ)RT

可得：

M＝(Pμ/RT)V

其中，M是理想气体的质量，μ是摩尔质量，T为温度，V为体积，R为普适气体常数，

对体积V求微分，有

dM＝(Pμ/RT)dV

如图3所示，地球的平均半径为r，在距离海平面为h的高度，假设以r+h为半径，以地心为圆心的球面面积为S，该高度气压为P，并在该高度分别取气压微元dP与高度微元dh，有

dP＝-d(Mg)/S

而

dM＝(Pμ/RT)dV

所以

dP＝–((Pμg/RT)/S)dV

又

dV＝S dh

所以

dP＝–(Pμg/RT)dh

dP/P＝–(μg/RT)dh

求不定积分，有

lnP＝–(μg/RT)h+C

P＝exp(–(μg/RT)h)·expC

＝C exp(–(μg/RT)h)

当h＝0时，P＝C＝P0，即为海平面的大气压值，P0＝101325Pa；

因此，P＝P0 exp(–(μg/RT)h)

将大气的平均气体摩尔质量μ＝0.029kg/mol，对流层平均重力加速度g＝9.80m/s²，普适气体常数R＝8.31441J/mol·K，整个对流层的平均温度大约为17℃＝290K代入，有

P＝P0 exp(-1.1786765×10^-4h)

也就是

h＝8484.092ln(P0/P)

以上，为气压值与海拔高度的换算方式。

本井孔水位测量装置利用不同海拔高度处的气压不同，且根据海平面的气压为标准大气压进行计算得到各个气压对应的海拔高度，利用孔口海拔与孔内水位海拔之差测得水位埋深。且在需要频繁测量水位的情况下，也只需对孔内水面处气压数据通过气压数据显示器1进行多次读取并计算即可，简单方便。

总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种井孔水位测量装置，其特征在于：包括气压数据信号传导线(2)，所述气压数据信号传导线(2)的一端连接有气压数据显示器(1)，另一端连接有气压测量装置(3)，所述气压测量装置(3)包括气压测量探头(31)和漂浮件，所述气压测量探头(31)设置于漂浮件上。

2.根据权利要求1所述的井孔水位测量装置，其特征在于：所述漂浮件为扁球形浮球(32)。

3.根据权利要求1或2所述的井孔水位测量装置，其特征在于：所述漂浮件上设置有触水指示器。

4.根据权利要求1所述的井孔水位测量装置，其特征在于：所述气压数据显示器(1)为千分表。

5.根据权利要求4所述的井孔水位测量装置，其特征在于：所述气压数据显示器(1)上设置有信号放大装置。